Estudo e implementação da abertura de deslocamento normal (modo I) em estruturas de concreto simples usando o BemCracker2D

Abstract

O estudo de trincas e de como ocorre sua propagação se faz cada vez mais necessário para que seja possível entender da melhor forma possível o comportamento das estruturas. A análise de trinca para os materiais que apresentam um comportamento linear, como os dúcteis, pode ser avaliada pela Mecânica da Fratura Linear Elástica (MFLE) e, no caso do concreto, considerado um material quase-frágil, adentra-se no estudo da não linearidade e, assim, poder-se avaliar o processo de abertura de fissura, o comportamento das tensões, dentre outros parâmetros, por meio dos modelos coesivos desenvolvidos. Por outro lado, o uso de técnicas numéricas na análise estrutural tem se mostrado cada vez mais eficiente no campo da Mecânica da Fratura, como o Método dos Elementos de Contorno Dual (MECD), uma técnica bastante robusta para o tratamento de problemas envolvendo trincas. Neste aspecto, este trabalho objetiva analisar trincas em materiais quase-frágeis, especificamente o concreto, onde a Zona de Fratura é substituída por forças coesivas e o modelo de trinca fictícia é adotado. Além disso, a simulação da propagação de trincas em Modo I é considerada neste estudo. A metodologia adotada consiste na implementação de modelos coesivos em materiais quase-frágeis, junto aos softwares BEMLAB2D – para modelagem com elementos de contorno, e BemCracker2D, na análise numérica do problema. O pacote computacional acadêmico BEMLAB2D-BEMCRACKER2D para modelagem e análise elastostática bidimensional foram desenvolvidos no PECC/UnB. Para consolidar a implementação, serão avaliados problemas com trincas em vigas de concreto simples e validados a partir de comparações com casos clássicos da literatura. Foram considerados 5 modelos clássicos da literatura para verificação e validação das implementações realizadas, nos quais apresentaram resultados coerentes com o esperado, tendo os resultados numéricos obtidos demonstrado uma boa aproximação aos valores de referência e validado a eficácia dos modelos.